Геологические факторы

Геологические факторы (геологическая структура, тектонические движения, магматизм, вещественный состав горных пород) в той или иной степени оказывают влияние на формирование химического состава подземных вод, находящихся как в верхней части литосферы, так и в нижней.

Геологическая структура оказывает косвенное влияние на мине­рализацию и химический состав подземных вод. От ее типа зависит динамичность вод, которая влияет непосредственно на течение про­цессов, формирующих химический состав. Важным является установление гидрогеологических признаков геологических структур, степени их раскрытости, дренируемости, проточности и промытости.

При определении этих признаков необходимы сведения о характере напластования и дислоцированности слоев, углах наклона, разрывных нарушениях и т.п. В раскрытых структурах содержатся пре­имущественно молодые пресные воды, в закрытых — древние, сильно минерализованные и часто метаморфизованные воды.

Тектонические движения земной коры в зависимости от их типа (колебательные, складчатые, разрывные) по-разному влияют на формирование химического состава подземных вод.

Колебательные (эпейрогенические) движения выражаются в мед­ленных вертикальных поднятиях и опусканиях. В отдельных ре­гионах на фоне колебательных движений улавливается тенденция либо к преимущественному поднятию, либо к преимущественному опусканию.

В пределах территорий, которые находятся в стадии длительного опускания, охватывающего по своей продолжительности ряд геологических периодов, создаются благоприятные условия для захоро­нения и сохранения древних морских седиментационных или древних инфильтрационных вод. По мере опускания геологических структур гидравлические уклоны заключенных в них водоносных структур уменьшаются, а скорости движения вод замедляются, что благоприятствует формированию крепких хлоридных кальциево-натриевых рассолов. Такая геолого-гидрогеологическая обстановка способствует процессам нефтегазообразования и нефтегазонакопления и сохранению уже сформированных залежей нефти и газа от всех видов разрушения.

В результате длительных восходящих движений земной коры глу­бокие части артезианских бассейнов могут быть вовлечены в зону интенсивного водообмена, что вызовет постепенное опреснение во­доносных комплексов и горизонтов. Данный процесс развивается в течение длительного геологического времени.

Складчатые тектонические движения создают весьма сложный гидрохимический профиль. На одних участках бассейна рассолы отжимаются пресными водами на большую глубину, на других — гра­ница рассольной зоны может подняться значительно кверху вслед­ствие внедрения рассолов из нижних водоносных горизонтов в вы­шележащие.

Разрывные тектонические движения вызывают нарушение сплошности горных пород и образование трещин. Особое гидрогеологическое и гидрохимическое значение имеют тектонические раз­ломы, распространяющиеся на большую глубину. По таким разломам происходит смешение горных пород, в результате чего нижние водо­носные горизонты могут быть подняты на уровень вышележащих и наоборот. Это приводит к смешению различных гидрохимических типов подземных вод к формированию нового типа. Кроме того, по таким разломам из глубин выводятся горячие (термальные), часто газированные минеральные воды и рассолы. Поднимающиеся по разломам глубинные воды проникают в верхние водоносные го­ризонты и создают гидрохимические аномалии.

Магматизм, объединяющий эффузивные (вулканизм) и интру­зивные (плутонизм) процессы, оказывает существенное влияние на формирование и изменение химического состава подземных вод. С эффузивными процессами связано прежде всего поступление ювенильной воды как в верхние части подземной гидросферы, так и на поверхность Земли. Основное влияние на формирование гидро­химических типов подземных вод областей проявления вулканизма оказывают газообразные дериваты последней стадии дифферен­циации магмы сложного хлор-фтористо-сернисто-углекислого со­става. Эти газы обычно формируют сульфатно-хлоридные или хлоридные термы с резко кислой реакцией (pH < 3).

С интрузивными процессами большей частью связано формиро­вание углекислых термальных вод, так как углекислота СO₂ интен­сивно образуется при термометаморфизме горных пород, а наи­большее ее количество выделяется при нагревании пород до 300— 400 °С.

Вещественный состав горных пород или их литолого-фациальные особенности являются ведущим фактором формирования минерализации и гидрохимического типа подземных вод. В водоносных горизонтах осадочных толщ обогащение вод ионами осуществляется непосредственно в результате растворения и выщелачивания раство­римых минералов, находящихся в породе. При одном и том же ми­нералогическом составе рыхлая или трещиноватая порода будет от­давать в воду ионы в большей степени, чем плотная, монолитная. При медленной фильтрации через слабопроницаемые рыхлые по­роды, содержащие коллоиды, формирование химического состава усложняется катионным обменом, уплотнением, диагенетическими процессами, В мономинеральных породах химический состав вод находится в соответствии с химическим составом и растворимостью самих пород. В полиминеральных породах химический состав воды отражает главным образом состав хорошо растворимых минералов (галит, гипс, кальцит, доломит).

Залегающая на глубине каменная соль обогащает воды хлоридом натрия. В этом случае минерализация вод резко повышается. Поэтому распространение хлоридных натриевых высокоминерализо­ванных вод совпадает с распространением соленосных отложений.

Наличие в недрах гипсоносных пород служит причиной суль­фатных кальциевых вод. Минерализация сульфатных кальциевых вод обычно составляет 2-3 г/дм , что определяется растворимостью гипса. Однако воды с преобладанием ионов SO₄^2- и Са²⁺ встречаются сравнительно редко, так как в природных условиях гипс в чистом виде не образуется, он всегда содержит примесь более растворимых хлоридных и сульфатных солей натрия и магния.

Сульфатные кальциевые воды возникают иногда в пиритоносных известняках и в районах рудных месторождений, контактирующих с известняками. При окислении сульфидов образуется серная кис­лота, которая реагирует с известняками: H₂SO₄ + СаСO₃ = CaSO₄ + Н₂O + СO₂.

Гидрокарбонатные кальциевые воды широко распространены, в основном в верхних водоносных горизонтах ввиду неустойчивости гидрокарбонатов при высокой температуре. С глубиной роль гидро­карбонатных кальциевых вод падает. Минерализация гидрокарбонатных кальциевых вод обычно составляет 200-300 мг/дм .

В доломитовых толщах формируются воды магниевого состава. Однако воды такого состава встречаются редко ввиду повышенной трещиноватости доломитов и хорошей их промытости. Присутствие доломитов в водоносной толще оказывается обычно в несколько большей концентрации ионов магния.

Воды изверженных пород, несмотря на их преимущественно од­нотипный гидрокарбонатный кальциевый состав, в известной мере также отражают состав водовмещающих пород. Тесная связь кати­онного состава с литологией магматических пород заключается в том, что в зависимости от состава полевых шпатов формируются воды кальциевые или натриевые. В основных и ультраосновных породах образуются воды магниевые или с повышенным содержанием магния.